物理化学第二章习题 (1)
物理化学 第二章 热力学第二定律 练习题
热力学第二定律
解决的问题
物理变化和化学变化
过程中方向和限度问题
基本要求及主要公式 自发过程的共同特征—不可逆性，由此 引出第二定律的经验表述 一.第二定律的经验表述 1．克劳修斯说法：不能把热从低温物体传到 高温物体而不引起任何变化。 2．开尔文说法：不能从单一热源取热使之全 部变为功而不引起任何变化。或第二类永 动机是根本造不成的。
4．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可在始
末态间设计一条绝热可逆途径来计算。 (×) 5．平衡态熵最大。 (× )
6．冰在0℃，101.325kPa下，转化为液态水， 其熵变△S=△H/T＞0，所以该过程为自发 过程。 (× )
7．在等温等压下，吉布斯函数的改变量大于
零化学变化都不能进行。 (× )
p1 p2
若理想气体上式为△G=nRT㏑p2/p1
四、热力学函数的数学表达式 封闭体系，非体积功为零，可逆过程 dU=TdS-pdV
dH=TdS+Vdp
dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp
练 习 题
一、判断题 以下说法对吗？ 1．自发过程一定是不可逆过程 (√)
2．熵增加过程一定是自发过程。 (×) 3．绝热可逆过程的△S=0，绝热不可逆过程 的△S＞0。 (√)
（3）熵 （4）吉布斯函数 (3)
4．1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则 （1）△G＞△A （2）△G＜△A （3）△G=△A （4）无法比较 (3)
A U T S等Biblioteka 过程: G H T S
U 0
H 0
在相同的始终态之间:△S相等
G A
5．熵变的计算 （1）封闭体系简单状态变化 a、等温可逆 △S=QR/T b、等容过程 c、等压过程
物理化学第四版 第二章热力学第一定律习题(答案)
p外
(
nRT2 p2
nRT1 ) p1
nCV ,m (T2
T1)
T2 174.8K
U 5.40 kJ, H -9.0 kJ , w 5.40kJ
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14
例3. 试求下列过程的U和H：
A(蒸气) n = 2mol T1 = 400K p1 = 50.663kPa
A(液体) n = 2mol T2 = 350K p2 = 101.325kPa
⑥ 任何绝热过程
W=ΔU
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4
（ⅱ）热量Q的计算：
QV= ∫nCV,mdT= ΔU Qp = ∫nCp,mdT= ΔH
相变热 Qp = ΔH （定温、定压）
ΔvapHm(T) ΔfusHm(T) …
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5
1.试写出实际气体的范德华方程
。
2.封闭系统的热力学第一定律的数学表达式为
= H + nRT =－79 kJ + 2 8.314 400 103 kJ
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=－72.35 kJ
16
例4：求反应CH3COOH(g)
CH4(g)+CO2(g)在
1000K时的标准摩尔反应焓 r H m，已知数据如下表：
物质
CH3COOH(g)
f
H
m
(298K
)
kJ.mol -1
He(g)
n= 4.403mol
T1=273K p1=1.0×106 Pa
V1=0.01m3
(1) Q = 0,可逆
(2) Q = 0 p外= p2
He(e)
n=4.403mol
T2=? P2=1.0×105Pa
大学物理化学课外习题
第二章 热力学第一定律一、选择题1. 某系统恒压时功的表示式是:A. – RT ❒nB. –nRTln (V 2/V 1)C. – p (V 2 –V 1)D. –np (V 2 –V 1) 2、焓的定义式H =U +pV 中的p 代表：A. 系统的总压力B.系统中各组分的分压C. 外压D. 100kPa 3. 某理想气体的C p/C v = 1.40, 它是：A. 单原子分子气体B. 双原子分子气体C. 三原子分子气体D. 四原子分子气体 4. 非理想气体在绝热条件下向真空膨胀，下述中正确的是：A. Q = 0B. W = 0C. ❒U = 0D. ❒H = 0 5. 某系统经不可逆循环，下列描述错误的是：A. Q = 0B. ❒Cp = 0C. ❒U = 0D. ❒H = 06. 两种理想气体在绝热钢性容器中经化学反应后系统温度升高、压力增大，则： A. ❒U = 0，❒H = 0 B. ❒U > 0，❒H > 0 C. ❒U = 0，❒H ≠ 0 D. ❒U < 0，❒H < 07. 恒容下，一定量的理想气体，当温度下降时热力学能将：A. 增加B. 不变C. 降低D. 不能确定8. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开，并接通电源使其工作，过一段时间之后，室内的平均气温将：A. 降低B. 升高C. 不变D. 不一定 9. van der Waals 气体经Joule 实验(绝热真空膨胀)后温度将：A. 不变B. 上升C. 下降D. 不能确定10. 某化学反应在烧杯进行时放热2000J. 若设计在电池中进行，该系统作电功500J ，若两过程的始终态相同且不做体积功，则反应在电池中进行时的Q 为：A. 2500JB. –2500JC. 1500JD. –1500J11. 将一真空钢筒阀门打开时，大气（视为理想气体）冲入，此时钢筒内的气体温度将： A. 上升 B. 不变 C. 下降 D. 不能确定 12. 公式❒H = Q p 适用下列的过程为：A. 理想气体绝热等外压膨胀B. 273K,101.3kPa22H O(s)H O(l)−−−−−→ C. 2Cu (aq)2e Cu(s)+-+→ D. 理想气体等温可逆膨胀13. 反应的计量方程为H 2(g)+Cl 2(g)＝2HCl(g)，5mol H 2(g)与4molCl 2(g)混合发生反应，最后生成2mol HCl(g)，则该反应进度ξ为：A. 1molB. 2molC. 4molD. 5mol 14. 在298K 时，石墨的标准生成焓f m (C )H ∆，石墨的值：A. 大于零B. 等于零C. 小于零D. 无法确定15. 某气体的状态方程为pV m =RT +bp (b 是大于零的常数)，则下列结论正确的是： A. 其焓H 只是温度T 的函数B. 其热力学能U 只是温度T 的函数C. 其热力学能和焓都是温度T 的函数D. 其热力学能和焓不仅与温度T 有关，还与气体的体积V m 或压力p 有关 二、填空题1. 1mol 双原子理想气体的(∂H /∂T )p = J· K -1。
第五版物理化学第二章习题答案
第二章热力学第一定律1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT =在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。
求W b.解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b∴ W b = Q a + W a－Q b = －始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。
途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。
途径b为恒压加热过程。
求途径b的及。
解：先确定系统的始、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。
物理化学第二章作业及答案
第二章多相多组分系统热力学2007-4-24§2.1 均相多组分系统热力学 练习1 水溶液(1代表溶剂水，２代表溶质)的体积V 是质量摩尔浓度b 2的函数，若 V = A +B b 2+C (b 2)2(1)试列式表示V 1和V 2与b 的关系；答： b2: 1kg 溶剂中含溶质的物质的量， b 2=n 2, 112222,,,,2T P n T P n V V V B cb n b ⎛⎫⎛⎫∂∂===+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ ∵ V=n 1V 1+n 2V 2( 偏摩尔量的集合公式)∴ V 1=(1/n 1)(V-n 2V 2)= (1/n 1)( V-b 2V 2)= (1/n 1)(A+Bb 2+c(b 2)2-Bb 2-2cb 2)= (1/n 1)[A-c(b 2)2] (2)说明A ,B , A/n 1 的物理意义；由V = A +B b 2+C (b 2)2 ， V=A;A: b 2→0, 纯溶剂的体积，即1kg 溶剂的体积B; V 2=B+2cb 2, b 2→0, 无限稀释溶液中溶质的偏摩尔体积A/n 1：V 1= (1/n 1)[A-c(b 2)2]，∵b 2→0，V = A +B b 2+C (b 2)2, 纯溶剂的体积为A, ∴A/n 1 为溶剂的摩尔体积。
(3)溶液浓度增大时V 1和V 2将如何变化?由V 1，V 2 的表达式可知， b 2 增大，V 2 也增加，V 1降低。
2哪个偏微商既是化学势又是偏摩尔量?哪些偏微商称为化学势但不是偏摩尔量? 答： 偏摩尔量定义为,,c B B T P n Z Z n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭所以,,c B B T P n G G n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,c B B T P n H H n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,cBB T P n F F n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,cB B T P n U U n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ 化学势定义为：,,c B B T P n G n μ⎛⎫∂=⎪∂⎝⎭= ,,c B T V n F n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭= ,,c B S V n U n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭= ,,cB S P n H n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 可见，偏摩尔Gibbs 自由能既是偏摩尔量又是化学势。
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)第二章练习1，填入1，根据系统与环境之间的能量和物质交换，系统可分为，，2，强度性质显示了体系的特征，与物质的量无关。
容量属性体现了系统的特征，它与物质的数量有关，具有性别。
3年，热力学平衡态同时达到四种平衡，即，，，4，系统状态改变称为进程常见的过程有、、、和，5.从统计热力学的观点来看，功的微观本质是热的微观本质6，每种气体的真空膨胀功w = 0.7，在绝热钢瓶内的化学反应△ u = 0.8，焓定义为2.真或假:1。
当系统的状态不变时，所有状态函数都有一定的值(√) 2。
当系统的状态改变时，所有状态函数的值也相应地改变。
(χ) 3。
因为=δH和=δU，所以和都是状态函数(χ)4，密闭系统在恒压过程中吸收的热量等于系统的焓(χ)误差只有当封闭系统不做非膨胀功等压过程δH = QP5且状态被给定时，状态函数才有固定值；在状态函数被确定之后，状态也被确定(√) 6。
热力学过程中的W值由具体过程(√)7和1摩尔理想气体从同一初始状态经过不同的循环路径后返回初始状态决定，其热力学能量保持不变(√) 3。
单一主题1。
系统中的以下几组物理量都是状态函数:(C) A，T，P，V，Q B，M，W，P，H C，T，P，V，N，D，T，P，U，W2，对于内能是系统的单值函数的概念，误解是(C)系统A处于某一状态，某一内能B对应于某一状态，内能只能有一个值，不能有两个以上的值c的状态改变，内部能量也必须随着对应于内部能量值的d而改变。
可以有多种状态3以下语句不具有状态函数的特征:(d)当系统A的状态确定后状态函数值也确定时，状态函数值的变化值只由系统C的恒定状态通过循环过程来确定。
状态函数值是常数。
D态函数的可加性为4。
在下面的描述中正确的是(a)A物体的温度越高，它的内能越大，B物体的温度越高，它包含的热量越多。
当系统温度升高时，一定是它吸收了热量。
当系统温度恒定时，解释它既不吸热也不放热。
物理化学 答案 第二章_习题解答
=
(0.3 × 48.66 +
0.7 ×12) KJ·mol-1
=
23.0KJ·mol-1
B
∑ ∑ ∑ S
2-2 已知当 NaCl 溶液在 1kg 水中含物质的量为 n（单位为 mol）的 NaCl 时，体积 V 随 n 的变化关系为：
V/m3 = 1.00138×10-3 + 1.66253×10-5n/mol +1.7738×10-3(n/mol)3/2 + 1.194×10-7(n/mol)2
求当 n 为 2mol 时 H2O 和 NaCl 的偏摩尔体积为多少？ 解：设水用“A”表示，NaCl 用“B”表示,由题意得：
1
⎜⎜⎝⎛
∂V ∂n B
⎟⎟⎠⎞ = 1.66253 ×10−5
+ 1.7738 ×10−3
×
3 2
1
× (n / mol) 2
+ 1.194 × 10−7
× 2(n / mol)
那么当 n=2 时，NaCl 的偏摩尔体积
VB
= 1.66253 × 10−5
+ 1.7738 × 10−3
×
3
×
2
1 2
mol·dm3 = 0.547mol·dm-3
bB
=
nB mA
=
wB M (1 − wB )
=
0.095 0.18 × (1 − 0.095)
mol·kg-1 = 0.583mol·kg-1
2-4 若将 25℃、101.325KPa 纯理想气体的状态定为气体的标准状态，则氧气的标准
熵 S1O =205.03J·K-1·mol-1，现改为 25℃、100Kpa 的纯理想气体作为气体的标准态，氧气
大学物理化学 第二章 热力学第二定律学习指导及习题解答
3．熵可以合理地指定
Sm$
(0K)
0
，热力学能是否也可以指定
U
$ m
(0K)
0
呢？
答：按能斯特热定理，当温度趋于0K，即绝对零度时，凝聚系统中等温变化过
程的熵变趋于零，即
， 只要满足此式，我们就可以任意
选取物质在0K时的任意摩尔熵值作为参考值，显然 Sm$ (0K) 0 是一种最方便的
选择。但0K时反应的热力学能变化并不等于零，
（2）变温过程
A．等压变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p 1,V2,T2）
S
T2
δQ R
T T1
T2 Cp d T T T1
Cp
ln
T2 T1
B．等容变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p2,V1,T2）
S
T2
δQ R
T T1
C．绝热过程
T2 CV d T T T1
，所以不
能指定
U
$ m
(0K)
0
。
4．孤立系统从始态不可逆进行至终态S＞0，若从同一始态可逆进行至同
一终态时，则S＝0。这一说法是否正确？
答：不正确。熵是状态函数与变化的途径无关，故只要始态与终态一定S
必有定值，孤立系统中的不可逆过程S＞0，而可逆过程S＝0 是毋庸置疑的，
问题是孤立系统的可逆过程与不可逆过程若从同一始态出发是不可能达到相同
4．熵 （1）熵的定义式
dS δ QR T
或
S SB SA
B δ QR AT
注意，上述过程的热不是任意过程发生时，系统与环境交换的热量，而必须是在
可逆过程中系统与环境交换的热。
第二章 物理化学习题及答案
习题1. 1 mol H 2 于 298.2K 时、由 101.3 kPa 等温可逆压缩到608.0 kPa ，求Q 、W 、△U 、△H 、△S 。
2. 5mol 理想气体，在300K 时，分别经历下列两个过程由10L 膨胀到100L 。
（1）等温可逆膨胀；（2）等温向真空膨胀，分别求两过程的△S 系统和△S 孤立。
3. 10g 0℃ 的冰加到50g 40℃水中，设热量没有其他损失，求上述过程的△S 为多少？已知冰的熔化热△m H ＝333.5J·g -1，水的比热为C p ＝4.184 J·g -1·K -1。
4. 在298 K 、100 kPa 下，1mol 过冷水蒸汽变为298 K 、100 kPa 的液态水，求此过程的ΔS 。
已知298K 水的饱和蒸气压为3.1674 kPa,汽化热为2217 kJ·kg -1。
5. 画出理想气体系统从同一始态A 出发的下列各线。
（1）等温可逆膨胀 （2）绝热可逆膨胀 （3）绝热不可逆膨胀 （4）等温可逆压缩 （5）绝热可逆压缩 （6）绝热不可逆压缩6. 1 mol 0℃、0.2 MPa 的理想气体沿着p/V ＝常数的可逆途径到达压力为0.4 MPa 的终态。
已知C V ，m ＝5R/2，求过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 。
7. 2 mol 单原子理想气体始态为273 K 、100 kPa ，分别经历下列可逆变化：（1）恒温下压力加倍；（2）恒压下体积加倍；（3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍；（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa 膨胀至平衡。
试计算上述各过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△F 、△G 。
已知273 K 、100 kPa 下该气体的S ＝100 J·K -1·mol -1。
8. 体积为 25 dm 3的 2 mol 理想气体从 300 K 加热到 600 K ，其体积为 100 dm 3，求△S 。
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案第二章 热力学第二定律练习题一、判断题（说法正确否）：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
2．不可逆过程一定是自发过程。
3．熵增加的过程一定是自发过程。
4．绝热可逆过程的∆S = 0，绝热不可逆膨胀过程的∆S > 0，绝热不可逆压缩过程的∆S < 0。
5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。
6．由于系统经循环过程后回到始态，∆S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。
7．平衡态熵最大。
8．在任意一可逆过程中∆S = 0，不可逆过程中∆S > 0。
9．理想气体经等温膨胀后，由于∆U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?10．自发过程的熵变∆S > 0。
11．相变过程的熵变可由T H S ∆=∆计算。
12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。
13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。
14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变TH S ∆=∆>0，所以该过程为自发过程。
15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。
18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。
19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得∆G = 0。
20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，∆U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。
21．是非题：⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。
《物理化学》第二章-热力学第一定律练习题(含标准答案)
《物理化学》第二章-热力学第一定律练习题(含答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第二章练习题一、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。
2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。
容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。
3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。
4、体系状态发生变化的称为过程。
常见的过程有、、、、。
5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。
6、气体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。
二、判断题（说法对否）：1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。
（√）2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。
（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。
（χ）4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
（χ）错。
只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。
（√）6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能不变。
( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）A体系处于一定的状态，具有一定的内能B对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值C状态发生变化，内能也一定跟着变化D对应于一个内能值，可以有多个状态3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪一种说法错误（ D ）A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进行热交换的能量6、热力学第一定律仅适用于什么途径（A）A同一过程的任何途径B同一过程的可逆途径C同一过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭系统的是（A）(A) 绝热箱中所有物质； (B) 两个铜电极；(C) 蓄电池和铜电极；(D) CuSO4水溶液。
第二章 热学第一定律-附答案
第二章热力学第一定律――附答案引用参考资料（1）天津大学物理化学习题解答（第五版）；（2）江南大学课件附带习题中选择题和填空题部分；（3）2001－山东大学－物理化学中的术语概念及练习；一、填空题1. 理想气体向真空膨胀过程, 下列变量中等于零的有: 。
2. 双原子理想气体经加热内能变化为，则其焓变为。
3. 在以绝热箱中置一绝热隔板，将向分成两部分，分别装有温度，压力都不同的两种气体，将隔板抽走室气体混合，若以气体为系统，则此过程。
=、=、=4. 绝热刚壁容器内发生CH4+2O2=CO2+2H2O的燃烧反应,系统的Q ___ 0 ; W ___ 0 ; ∆U ___ 0 ; ∆H ___ 0 ＝＝＝<=+∆=∆∆UpH∆VpV5. 某循环过程Q = 5 kJ, 则∆U + 2W + 3 ∆(pV) = __________. -10kJ6. 298K时, S的标准燃烧焓为－296.8 kJ×mol－1, 298K时反应的标准摩尔反应焓∆r H m = ________ kJ×mol－1 . 148.47. 已知的, 则的。
-285.848. 某均相化学反应在恒压，绝热非体积功为零的条件下进行，系统的温度由升高到则此过程的；如果此反应是在恒温，恒压，不作非体积功的条件下进行，则。
=、<9. 25 ℃ 的液体苯在弹式量热计中完全燃烧 , 放热则反应的 。
-6528 、－653510．系统的宏观性质可以分为（ ），凡与系统物质的量成正比的物理量皆称为（ ）。
广度量和强度量；广度量11．在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功W=( ).。
-4.99kJ ()kJ 99.4-J 300314.82-g =⨯⨯-==-=∆-=nRT pV V p W12．某化学反应：A(l)+0.5B(g)-- C(g) 在500K 恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热10KJ,若反应在同样温度恒压条件下进行，反应进度为1mol 时放热（ ）。
物理化学 第二章 热力学第一定律 经典习题及答案
We = −∑ p外 ΔV = − p '(V '− V2 ) − p1(V1 − V ' ) = − p '× （ nRT nRT nRT nRT − ) − p1 × （ − ) p' p2 p1 p'
p' p = − nRT (1 − ) + (1 − 1 ) p2 p' 100 150 = − 2 × 8.314 × 300 × (1 − +1− ) = 7482.6 J 50 100
第二章 热力学第一定律
第一次作业
作业 1：始态 T =300 K ，p1 = 150 kPa 的某理想气体，n=2 mol，经过下述两不 同途径等温膨胀到同样的末态，其 p2 = 50 kPa 。求两途径的体积功。 a. 反抗 50kPa 的恒外压一次膨胀到末态。 b. 先反抗 100 kPa 的恒外压膨胀到中间平衡态，再反抗 末态。 c. 从末态经过 100 kPa 的恒外压压缩到中间平衡态,再次用 150kPa 恒外压下压缩 回到始态 . d. 从末态 150kPa 恒外压下压缩回到始态 e. 功在 p-V 等温线图的面积 50kPa 恒外压膨胀到
得，恒容下对温度的偏导数 ∂H ∂p ∂H ∂H ∂T = ∂T + ∂p ∂T V V p T
带入到原式中 ∂p ∂H ∂p ∂p ∂H ∴ C p,m − CV,m = − +Vm = − +V ∂T V ∂p T ∂p T ∂T V ∂T V
= − 2 × 8.314 × 300 × (1 −
b) n = 2mol 理想气体 T1 = 300 K n = 2mol n = 2mol
北京大学《物理化学》课后章节练习题第2章习题及答案
ΔS = ΔSA + ΔSB
=
nACv,m
(
A)
ln
T2 T1
+
nBC
p,
m
(B)
ln
T2 T1
+ nBR ln
pB,1 pB,2
由此得 T2＝254.84K
所以
W = −ΔU = −nACv,m ( A)(T2 − T1) − nBCv,m (B)(T2 − T1) = 2440.5J
5. 解：（1）
21.
已知纯物质的平衡稳定条件为 ( ∂p ∂V
)T
<
0 ，请证明任一物质绝热可逆膨胀后
压力必然降低。
-4-
第二章 习题答案
∫ 1．解： ΔS = nR ln
p1 p2
+
C T2 p T T1
dT
= nR ln
p1 p2
+
n(Cv,m
+
R) ln
T2 T1
= −86.67J.K −1
2．解：设终态温度为 T
等式右边可以转化为
W = WB = p外 (VB,2 −VB,1) = p B,2 (VB,2 − VB,1) = pB,2VB,2 − p B V,2 B,1
=
nB R(T2
− TB,1
pB,2 ) pB,1
=
2R(T
− (300K ) 1)...........(2) 2
联立（1）和（2）式，得T2＝264.7K
4. 一导热良好的固定隔板将一带无摩擦绝热活塞的绝热气缸分为左右两室，左
室中充入 1mol A，右室中充入 2mol B，设A和B均为理想气体且A为单原子 气体，B为双原子气体，起始温度均为 300K，压力均为 101.325kPa，始态如 图所示，图中C为销钉，p外为 50.663kPa。 （a）若将绝热活塞上的销钉 C 拔掉，求平衡时，该过程的功及体系的熵变。 （b）若拔掉销钉后使其可逆膨胀至p外，则该过程的功和体系熵又为何值。
上册(1)
昆明理工大学物理化学习题集（上册）院、系专业年级姓名学号-1-第二章 热力学原理2—1 1mol 理想气体由10L 膨胀100L ，其操作程序分别如下： （1）在恒定外压p ex =100kPa 的压力下膨胀；（2）恒温下分三个步骤依次降压膨胀：1000kPa →500kPa →200kPa →100kPa ； （3）在300K 的温度下恒温可逆膨胀； 试求以上每个程序对外界所作的膨胀功。
2—2 1mol 单原子理想气体，经历一个恒能（△U=0）的可逆变化过程，从25℃、101.325kPa 变化到体积等于原来的2倍，试计算出此过程的Q 、W 和△H 的值。
解：这是一个理想气体的等温可逆过程（理想气体的热力学能只是温度的函数）U Q W ∆=+2121lnV V V W pdV nRT V =-=-⎰ 21lnV Q W nRT V =-=2—3 lmol理想气体由202.65kPa、10dm3恒容升温，压力增大到2026.5kPa，再恒压压缩至体积为1dm3，求整个过程的W、Q、△U、△H。
2—4 某理想气体的摩尔恒压热容为：Cp，m=39.714 + 13.4×10－3T J·K－1·mol－1；在101.325kPa的压力下，将2mol该理想气体从10℃加热到100℃，试求此过程的W、Q、△U和△H各为若干？-2--3-2—5 今有100g 氮气（N 2），温度为273.15K ，压力为101.325kPa ，分别进行下列过程：（1）等容加热到P 2=151.99kPa ； （2）等压膨胀到体积等于原来的二倍； （3）等温可逆膨胀到体积等于原来的二倍。
已知，氮气的分子量试分别m p,M N ,27,282R C ==求出上述各过程的Q 、W 、△U 、△H 的值。
2—6 在273K 及1013.25kPa 的始态下，将10L 氧气（O 2）（设为理想气体）进行绝热膨胀。
物理化学习题解析
第二章 热力学第一定律五．习题解析1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。
（2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。
解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ∆=+100 k J 40 k J 6W U Q =∆-=-= 即系统从环境得到了60 kJ 的功。
（2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ∆=+20 k J 20 k J U Q W ∆=+=-=系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。
2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。
计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。
（1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ；（2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ；（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。
解：（1）这是等外压膨胀33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-∆=-⨯=-（2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。
2e 212211()1n R T n R T p W p V V p n R T p p p ⎛⎫⎛⎫=--=--=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭100108.3143001 J 22.45 kJ 1000⎡⎤⎛⎫=⨯⨯⨯-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ （3）对于理想气体的等温可逆膨胀1221ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000=⨯⨯⨯=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列四个过程膨胀到终态体积为100 dm 3。
（1）向真空膨胀；（2）等温可逆膨胀；（3）在外压恒定为气体终态压力下膨胀；（4）先外压恒定为体积等于50 dm 3 时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50 dm 3以后，再在外压等于100 dm 3 时气体的平衡压力下膨胀。
物理化学习题课2(1)
习题课2一、 填空题1. A 、B 两液态形成理想液态混合物，温度为T 时纯A 和纯B 的饱和蒸汽压分别为p A *=40KPa 和p B *=120KPa ，该混合物在温度T 及压力100KPa 时开始沸腾，此时的液相和气相组成为x B = 0.75 y B = 0.92. 3.15K 时，苯和甲苯的蒸汽压分别为100KPa 和38.7KPa ，二者形成混合物，其平衡气相组成y(苯)为0.30，则液相组成x(苯)为 0.142( p(苯)/p=y(苯)，p(苯)=0.3p. 又：p(苯)=p *(苯)x(苯)，即0.3p=100x(苯)，代入p=100x(苯)+38.7x(甲苯)=100x(苯)+38.7[1-x(苯)] 即可求得x(苯) )3. NaCl 的饱和溶液与其水蒸气在密闭容器中呈平衡，且有细小的NaCl 晶体存在，则该系统中组分数C= 2 ，相数P= 3 ，自由度数F= 14. 温度T 时，浓度均为0.01mol ·kg -1的NaCl, CaCl 2, LaCl 3三种电解质溶液，离子平均活度系数最小的是 LaCl 3(lg γ±=-0.509∣z +z -∣√I I=1/2∑b B z B 2 则I 值越大，γ±越小)5. 已知298K 时，Zn + Fe 2+===Zn 2+ + Fe 的E Θ=0.323V ，则平衡常数为 8.34×10106. 在溶剂中加入某溶质B ，能使该溶液的表面张力缩小，则该溶质的表面浓度 > 体相浓度, 发生 正 吸附7. 已知乙醇与玻璃的接触角小于90º，将玻璃毛细管下端插入乙醇中，平衡时管内液面呈凹 形，管中液面 高于 管外液面8. 某气体反应的速率方程为 -dp A /dt=3.66p A 2(KPa ·h -1)表示，其反应速率常数的单位是 KPa -1·h -1 ；若以 –dC A /dt=kC A 2(mol ·dm 3·h -1)表示，则反应速率常数的值为 RTk p =3.66RT(k p =k(RT)n-1 n=2)9. 反应)HCl(Ag(s)AgCl(s))(H 2H 2a p +=+可设计成电池：Pt , H 2(p )∣HCl(a )∣Ag(s) , AgCl(s)_。
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杨婷蔚徐鑫鑫2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol25℃,101.325kPaH2O(l) H2(g) + O2(g)n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ舒海鑫2.4 系统由相同的始态达到了相同的末态。
若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ,而途径b的Qb=-0.692kJ。
求Wb解：ΔU只取决于封闭系统的始、末状态,而与具体途径无关因为：系统由相同的始态达到了相同的末态所以：ΔU1 = ΔU2即Qa +wa = Qb + wb2.078kJ + (-4.157)kJ = -0.692kJ + wbWb = -1.387kJ陆爱玲2-5 始态为25℃，200kPa的5 mol 某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。
途径a 先经绝热膨胀到– 28.57℃，100kPa，步骤的功Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Qa= 25.42kJ。
途径b为恒压加热过程。
求途径b的Wb及Qb。
解：过程为5mol 5mol 5molWa=-5.57 kJ Qa=25.42kJ25℃-28.57℃t0℃200kPa 100kPa 200kPaV1 V2 V3V1=nrT1/P1=5×8.314×298.15÷（200×1000）=0.06197m3V2=nrT2/P2=5×8.314×(-28.57+273.15)÷（100×1000）=0.10167m3Wb=-Pamb(v2-v1)=-200×1000×(0.10167-0.06197)=-7940 J=-7.940KJ对a过程△U=Wa+Qa=(-5.57+25.42)kJ =19.85kJ对b过程△U=Wb+QbQ b= △U-Wb=(19.85+7.940)kJ=27.79kJ李淳玉2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 C，求的值。
解：根据焓的定义季晓林黄伟2.8 某理想气体Cv,m=1.5R。
今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。
求过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解: 理想气体恒容升温过程n = 5molCV,m = 3/2RQ=ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJW = 0ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT = n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ2.9 某理想气体Cv,m=2.5R。
今有5mol该气体恒压降温50℃。
求过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解: w=-pdv=-nRT=-5*8.314*(-50)=2079J=2.079KJQ=ΔH=nCp,m(T2-T1)=5*3.5*8.314*(-50)=-7275J=-7.275KJΔU=nCv,m(T2-T1)=5*2.5*8.314*(-50)=-5196J=-5.196KJ高黎明2.10 2mol某理想气体的Cp,m=3.5R。
由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高到200 kPa ，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3 。
求整个过程的W，Q，ΔU,ΔH.整个过程示意如下：2mol 2mol 2mloT1 W1=0 T2 W2T3100kpa 200kPa 200kPa50dm3 50dm3 25dm3T1=P1V1/nR=100*103*50*10-32*8.3145 =300.70KT2=P2V2/nR=200*103*50*10-32*8.3145 =601.4KT3=P3V3/nR=100*103*25*10-52*8.3145 =300.70KW2=-P2*(V3-V1)=-200*103*(25-50)*10-3=5000J=5.00KJW1=0 W2=5.00KJ W=W1+W2=5.00KJ因为T1=T3=300.70K 所以ΔU=0, ΔH=0ΔU=0,Q=-W=-5.00KJ王丹丹2.11 1mol某理想气体于27℃，101.325kpa的始态下，显受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97.0℃，250.00kpa.求过程的W,Q,△U,△H。
已知气体的Cv,m=20.92j/mol/k解:由PV=nRT可得:V1=1*8.314*(273.15+27)/(101.325*10^3)=24.628*10^-3 m^3V2=V3=1*8.314*(97+273.15)/(250.00*10^3)=12.3097*10^-3m^3P2=8.314*(273.15+27)/(12.3097*10^-3)=202.722 KPaW=-P*dV=-202.722*(12.3097-24.628)*10^-3=2.497KJ△U=n∫Cv,m*dT=1*20.92*70=1464.4J=1.464KJ△U=Q+WQ=1.464-2.497=-1.033KJ△H=△U+nR△T=1.464+1*8.314*(97-27)/10^3=2.046KJ常俐2.12徐馨2.13 已知20℃液态乙醇（C2H5OH)的体膨胀系数αv=1.12*10(-3)Κ(-1),等温压缩率Κr=1.11*10(-9)pa(-10,摩尔定压热容Cp,m=114.30J.mol(-1).k(-1),密度ρ=0.7893g.cm(-3).求20℃时液态乙醇的Cv,m. 注：Cp,m-Cv,m=TVmαν(2)/KtVm=M/ρ=46.0684/0.7893=58.37cm(-3）/mol=58.37*10(-6)m(3)/molCv,m=Cp,m-TVmαν(2)/Kr=114.30j/mol/k-293.15*58.37*10(-6)*（1.12*10(-3)K(-1)）（-2）/1.11*10(-9)pa(-1)=94.97J/mol/k申惠宁王亿晨2.17单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol,摩尔分数yв=0.4,始态温度T1=400K,压力p1=200kPa。
今该混合气体绝热反抗恒外压100kPa膨胀到平衡态。
求末态温度T2及过程的W,ΔU,ΔH。
解：n（B）=yв×n=0.4×5mol=2moln（A）=（5-2）mol =3mol过程绝热，Q=0，则ΔU=Wn (A)Cv,m(A)(T2-T1)+n (B)Cv,m(B)(T2-T1)=-P(V2-V1)3×(3/2)R(T2-T1)+2×(5/2)R(T2-T1)=-P(nRT2/p-nPT1/p1)4.5×(T2-T1)+5×(T2-T1)=-nT2+n×(p/p1)T1=-5T2+5×0.5T1于是有14.5T2=12T1=12×400K得：T2=331.03KΔU=n(A)Cv,m(A)(T2-T1)+n(B)Cv,m(B)(T2-T1)=[3×(3/2)R+2×(5/2)R]×(331.03-400)=-5.448kJΔH=n(A)Cp,m(A)(T2-T1)+n(B)Cp,m(B)(T2-T1)=[3×(5/2)R+2×(7/2)R]×(331.03-400)=-8.315kJ所以：T2=331.03K ; W=ΔU=-5.448kJ ; ΔH=-8.315kJ崔晶2.18在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol,0℃的单原子理想气体A及5mol，100℃的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。
活塞外的压力维持在100kPa不变。
今将容器内的隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。
求末态的温度T 及过程的W，ΔU。
解：∵过程为绝热恒压过程∴ Qp=ΔH=0∴ΔH=n(A)·Cp,m(A)·(T-T(A))+n(B)·Cp,m(B)(T-T(B))=O2mol×5/2R×(T-273.15)K+5mol×7/2R×(T-373.15)K=0T=350.93KΔU=n(A)·Cv,m(A)·[T-T(A)]+n(B)·Cv,m(B)·[T-T(B)]=2mol×3/2R×(350.93-273.15)K+5mol×5/2R×(350.93-273.15)K=﹣369.2JW=ΔU=﹣369.2J费佳钰2.19在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。
隔板靠活塞一侧为2mol，0℃的单原子理想气体A压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为6mol，100℃的双原子气体B,其体积恒定。
今将绝热板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达到平衡时的T及过程的W,△U,△H.解：对整个绝热容器来说Q=0,△U=WB气体恒容WB=0W=WA=-p△V=-nAR(t-0)△U=nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=W即 nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=-nAR(t-0)代入数据求得t=75℃T=348.15 K△U=WA=-nAR(t-0)=-1247.1J=-1.2471KJ△H=Qp=nACp,mA(t-0)+nBCp,mbB(t-100)=-1247.1J=1.247KJ李敏2.20 已知水（H2O）在100℃的饱和蒸汽压p*=101.325kpa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓△vapHm=40.668kJ/mol。
求在100℃，101.325kpa下使1Kg水蒸气全部凝结成液体水时的Q,W,△U及△H。
设水蒸气适用理想气体状态方程。
解：n=1000/18.01mol=55.524mol解：该过程为可逆相变△H=-n△vapHm=-10^3/18.0184*40.668=-2257kJ恒压Q=△H=-2257kJW=-P△V=-PnRT/P=-10^3/18.0184*8.314*373.15=172.2KJ△U=△H-△pv=-2257-(-172.2)=-2084.8kJ顾惠雯2.21 已知水在100摄氏度，101.325kpa下的摩尔蒸发焓△vapHm = 40.668KJ/mol ,分别计算下列两个过程的Q,W,△U及△H.在100摄氏度，101.325kpa下，1kg水蒸发为水蒸气，在恒定100摄氏度的真空容器中，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压力恰好为101.325kpa。